Биологическая активность гуминового комплекса различного происхождения и его влияние на рост и развитие растений - Биология и естествознание автореферат
Главная
Биология и естествознание
Биологическая активность гуминового комплекса различного происхождения и его влияние на рост и развитие растений
Получение биогумуса из компостов, исследование верикомпостов и интенсивность их гумификации. Биологически активные вещества вермикомпоста и их устойчивость к биоте. Сортоспецифичность препарата гуминового комплекса для разработки фитоиммуномодуляторов.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Биологическая активность гуминового комплекса различного происхождения и его влияние на рост и развитие растений
03.01.05 - физиология и биохимия растений
Диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Работа выполнена в ФГОУ ВПО "Орловском государственном аграрном университете", ГНУ ВНИИЗБК РАСХН.
доктор биологических наук, профессор Павловская Нинель Ефимовна
доктор биологических наук, профессор Попов Василий Николаевич
доктор биологических наук, профессор Корнеева Ольга Сергеевна
доктор биологических наук, профессор Заякин Владимир Васильевич
ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа СО РАСХН
Защита диссертации состоится "2" ноября 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.038.02 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, Россия, г. Воронеж, Университетская площадь - 1.
С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке ГОУ ВПО "Воронежский государственный университет"
Автореферат разослан " " сентября 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Л.И. Брехова
Актуальность темы. Основной частью гумуса являются гумусовые кислоты (гуминовые кислоты, фульвокислоты, гиматомелановые кислоты). Гумусовые кислоты аккумуляторы органического вещества почвы - аминокислот, углеводов, пигментов, биологически активных веществ. Кроме того, в гумусовых кислотах концентрируются ценные неорганические компоненты - элементы минерального питания (азот, фосфор, калий), а также микроэлементы (железо, цинк, медь, марганец, бор, молибден и т.д.) (Кононова М.М., 1963; Александрова Л.Н., 1980; Орлов Д.С., 1990; Горовая А.И., Орлов Д.С., 1995). Многочисленными исследованиями установлено стимулирующее действие гуминовых веществ, особенно гуминовых кислот и их солей, на рост и развитие растений, повышение их устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды, стимулирование прорастания семян, повышение продуктивности крупного рогатого скота и птицы.
Гуминовые кислоты, являясь составной частью объектов природного происхождения, находят самостоятельное применение в медицинской практике, фармации, косметологии. Создание оригинальных фармакотерапевтических препаратов с биостимулирующими и репаративными свойствами, средств для косметологии на основе гуминовых и гуминоподобных веществ, остается актуальным направлением исследований (Филов В.И., Беркович А.М., 2000; Солдаткина М.Н., 2006; Федько И.В., Гостищева М.В., Исматова Р.Р., 2005).
Особого внимания заслуживают адаптогенные свойства гуминовых веществ, обусловленные их способностью связывать радионуклиды, ионы тяжелых металлов, разрушать пестициды по истечении срока их действия, облегчать и ускорять процесс детоксикации культурных растений.
Спецификой гуминовых веществ является их вероятностный характер, обусловленный особенностями образования в результате естественного отбора устойчивых структур. Как следствие, к фундаментальным свойствам гуминовых веществ относятся нестехиометричность состава, нерегулярность строения, гетерогенность структурных элементов и полидисперсность. В связи с этим понятие молекулы для гуминовых веществ трансформируется в молекулярный ансамбль. Поэтому к ним не применим традиционных способ описания строения органических соединений, характеризующий количество атомов в молекуле, число и типы связей между ними.
Привлечение новейших физико-химических методов исследования гумусовых кислот, выделенных из различных природных объектов, дает возможность охарактеризовать их качественно и количественно. Полученные данные могут быть привлечены для объяснения строения и функций гумусовых кислот и, в связи с этим, механизмов их влияния на растительные и животные ткани, а также, причины изменения иммунного статуса организмов.
Исследования должны идти по пути поисков экологически безопасных биоактивных препаратов, способных влиять на фитоимунные процессы. Изучение механизмов формирования защитных и ростостимулирующих свойств у сельскохозяйственных растений под действием гуминовых препаратов позволит дать научное обоснование практического использования новых средств защиты. Однако, следует отметить, что ранее проведенные исследования осуществлялись в различных условиях и на образцах, полученных из различных природных объектов. Это в значительной степени осложняет сопоставление результатов и сравнение физико-химических свойств и физиолого-биохимической активности препаратов на основе гумусовых кислот (Алтунин Д.А., и др., 2000; Ищенко А.Ф., 2004; Кулик А.Ф., Горовая А.И., 1980; Шевелуха В.С., 1990).
Для получения гуминовых препаратов необходимо наличие биогумуса - первоисточника биологически активных веществ. Однако производство и практическое использование вермикомпостов осуществляется во многих случаях без достаточного научно-технического обеспечения, без надлежащего агрохимического и санитарно-гигиенического контроля. Кроме того, состав и физико-химические свойства гумусовых веществ имеют решающее значение для стандартизации различных видов вермикомпостов. Вместе с тем, до сих пор не разработан регламент получения вермикомпостов и критерии степени их зрелости.
Указанная ситуация определяет актуальность постановки систематических исследований по изучению состава, строения и свойств гуминовых веществ, входящих в состав биогумуса.
Цель исследования - изучить биологическую активность гуминового комплекса различного происхождения и выяснить разнообразные аспекты его действия на рост и развитие сельскохозяйственных растений.
В работе были поставлены следующие основные задачи:
- получить биогумус из разных видов компостов;
- исследовать вермикомпосты, полученные из разных субстратов, и определить интенсивность и механизмы гумификации;
- методами ВЭЖХ и сканирующей микроколориметрии провести анализ степени гумификации;
- используя гель-хроматографические методы, определить молекулярные массы белков биогумуса и жирнокислотный состав в исследованных препаратах;
- адаптировать существующие или разработать новые методики анализа для получения достоверных данных о составе, физико-химических и биологических характеристиках вермикомпостов;
- выделить и фракционировать гумусовые кислоты, исследовать их физико-химические свойства;
- провести сравнительное исследование гумусовых кислот, полученных из вермикомпостов различного происхождения;
- исследовать препараты гуминового комплекса разного срока созревания с помощью метода C 13 ЯМР спектроскопии для идентификации и количественного определения функциональных групп и молекулярных фрагментов;
- выделить биологически активные вещества вермикомпоста и испытать их действие на устойчивость к биоте и хозяйственно-ценные показатели сельскохозяйственных культур;
- в полевых и лабораторных условиях выявить биологическую активность и сортоспецифичность препарата гуминового комплекса для разработки биологически активных фитоиммуномодуляторов.
Работа является комплексным исследованием, посвященным разработке методологии анализа органических объектов нерегулярного строения и анализу полученной информации, позволяющей прогнозировать их свойства.
Установлено влияние сроков созревания и природы субстрата для оценки агрономических, физико-химических и физиолого-биохимических характеристик вермикомпостов.
Разработаны методики выделения гумусовых кислот и их фракционирования. Впервые разработана и применена оптимизированная одноступенчатая методика извлечения гумусовых кислот, позволившая значительно сократить время экстракции.
Для хроматографической характеристики фульвокислот впервые разработан и применен метод ВЭЖХ в обращенных фазах.
Для исследования термодинамических характеристик комплекса гумусовых веществ и гуминовых кислот разработан и применен метод дифференциальной сканирующей микрокалориметрии.
Исследована антиоксидантная система гороха при обработке препаратом гуминового комплекса. Усовершенствована тест диагностика иммунизирующих и стимулирующих свойств биологически активных веществ.
Исследована возможность использования препарата гуминового комплекса для индуцирования устойчивости сельскохозяйственных растений к болезням и вредителям и повышения продуктивности.
Получены разносторонние характеристики вермикомпостов, на основе различных субстратов, которые могут быть использованы с целью оценки степени завершенности процесса гумификации.
Данные, полученные при изучении химического, микробиологического состава и ферментативной активности вермикомпостов существенно дополняют представления о закономерностях трансформации органического вещества при участии вермикультуры.
Результаты исследований видового состава микробиологических сообществ вермикомпостов могут быть использованы для разработки рекомендаций санитарно-микологического контроля соответствующих производств.
Разработан комплекс методик анализа гумусовых кислот, включающий в себя: определение элементарного состава в расчете на безводную беззольную пробу; условия получения количественных 13 С ЯМР спектров; гель-хроматографическое определение молекулярных масс. Комплекс данных методик может быть внедрен в практику лабораторий химико-аналитического профиля.
Выделен гуминовый комплекс, обладающий иммунокорректирующим действием на растения, на основе которого возможно создание новых эффективных экологически безопасных средств защиты растений.
Существенный практический выход имеют данные о механизме фитогормонального действия гуминового комплекса, позволяющие диагностировать комплексную устойчивость сортообразцов к патогенам. Метод биотестирования (применения тест-систем) может служить в качестве метки в иммуноферментном анализе и предшествовать испытанию препаратов в полевых условиях.
Представлены рекомендации и разработан регламент применения гуминового комплекса при культивировании сельскохозяйственных культур.
Материалы исследования используются в учебном процессе кафедры общей, биологической, фармацевтической химии и фармакогнозии МИ ОГУ и кафедр физиологии и биохимии растений, биотехнологии и кормопроизводства ОГАУ при чтении курсов "Биотехнология", "Экология и охрана природы", "Физиология растений"; при выполнении дипломных проектов и кандидатских диссертационных работ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на Международной научно-практической конференции "Экология и жизнь" (Пенза, 2004), Втором съезде Общества биотехнологов России (Москва, 2004), Международной научной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии в исследованиях молодых ученых" (Астрахань, 2006), Межрегиональной научно-практической конференции с международным участием "Актуальные проблемы химии и методики ее преподавания" (Нижний Новгород, 2006, 2009), VI, VII Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды "Экоаналитика - 2006" (Самара, 2006) "Экоаналитика - 2009" (Йошкар-Ола, 2009), II Всероссийской конференции по аналитической химии с международным участием (к юбилею академика Ю.А. Золотова) (Краснодар, 2007), Всероссийском симпозиуме "Хроматография в химическом анализе и физико-химических исследованиях" (к юбилею профессора О.Г. Ларионова) (Москва, 2007), Всероссийской научно-практической конференции "Инновационные технологии обеспечения безопасности питания и окружающей среды" (Оренбург, 2007), I, II Международной научно-практической конференции "Вермикультивирование и вермикомпостирование как основа экологического земледелия в XXI веке: проблемы, перспективы достижения" (Минск, Белоруссия, 2007, 2010), 55, 56 Всероссийской научно-практической конференции химиков с международным участием "Актуальные проблемы модернизации химического и естественнонаучного образования" (С-Петербург, 2008, 2009), Всероссийской научно-практической конференции "Биотехнология. Биомедицинская инженерная и технология современных социальных практик" (Курск, 2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 35 работ, в том числе коллективная монография.
Декларация личного участия автора. Вклад автора в работы, выполненные в соавторстве и включенные в диссертацию, состоял в формировании направления, активном участии во всех этапах исследования, постановке конкретных задач и их экспериментальном решении, интерпретации и обсуждении экспериментальных данных.
1. Предложенная методология анализа гумусовых кислот методами ВЭЖХ и сканирующей микрокалориметрии позволяют контролировать процесс гумификации.
2. Существуют корреляционные зависимости между структурно-групповым, молекулярно-массовым составом гумусовых кислот и источником происхождения (субстратом), периодом, а также временем вермикомпостирования, подтверждающиеся методами элементарного анализа, спектроскопии ЯМР на ядрах 13 С, эксклюзионной хроматографии.
3. Химическая структура и биохимические эффекты могут различаться в зависимости от способов извлечения, очистки и фракционирования препаратов; прогнозирование особенностей их свойств по общим элементам структуры возможно путем экспериментального анализа.
4. Природные компоненты препарата гуминового комплекса обладают иммуномоделирующими свойствами и могут служить основой для создания новых средств защиты растений.
5. Ферменты антиоксидантной системы клеток: супероксиддисмутаза, каталаза и пероксидаза являются диагностическим тестом на выявление биологической активности и подбор эффективных концентраций препаратов.
6. Полученный препарат гуминового комплекса усиливает пероксидазозависимый иммунитет и повышает продуктивность сельскохозяйственных культур.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 356 страницах машинописного текста, содержит 121 рисунок, 39 таблиц и состоит из введения, 6 глав, заключения, основных выводов и списка литературы, приложения. Список цитируемой литературы включает 430 наименований, из которых 150 зарубежные.
Настоящая работа представляет собой часть плановых научно-исследовательских работ Орловского государственного университета, Орловского государственного аграрного университета. Исследования проводились также в сотрудничестве с Всероссийским научно- исследовательским институтом зернобобовых и крупяных культур РАСХН в рамках программы ГНЦ "Разработка методов повышения иммунных свойств, диагностики и интегрированных систем защиты зернобобовых и крупяных культур от болезней и вредителей"; институтом биохимической физики им. Н.М. Эммануэля РАН.
Во введении обосновывается актуальность исследования, его практическая и теоретическая значимость; сформулированы цель и основные задачи работы; намечены пути их реализации.
1. Общая характеристика и методы исследования гуминовых веществ различных природных объектов (литературный обзор)
В главе представлен свод основных работ, посвященных общей характеристике биогумуса и гуминовых веществ; рассмотрению состава, функций гуминовых веществ в почвенных экосистемах; физиолого-биохимической характеристике и применению их в медицине. Поскольку основной составной частью гуминовых веществ являются гумусовые кислоты, то особое внимание уделено способам выделения, исследованию состава и свойств гумусовых кислот. Анализ литературных данных дает возможность охарактеризовать качественно и количественно с использованием новейших физико-химических методов исследования гумусовые кислоты, выделенные из различных природных объектов.
2. Методики получения препаратов биогумуса и гумусовых кислот. Объекты и методы исследования
Биогумус как основа для получения биологически активных веществ произведен в результате жизнедеятельности элитной промышленной линии дождевых (компостных) червей Владимирский гибрид "Старатель". Выращивали червей на различных субстратах (компосты: конский, свиной, птичий; осадок сточных вод). Для исследований получены образцы биогумуса разного периода созревания: с января по апрель - "зимний"- образец, с апреля по октябрь - "летний" - образец; разного срока созревания (1,5 месяца компостирования, 3 месяца, 6 месяцев).
Агрохимические и микробиологические характеристики биогумуса проводили по следующим методикам: определение фосфора и калия по Кирсанову в модификации ЦИНАО, количество аммиачного и нитратного азота в почве методом Корнфильда (Радов А.С. и др., 1985); содержание золы, концентрацию водородных ионов в субстратах и биогумусе по Петербургскому А.В. (1968); аммонифицирующую активность и содержание нитратов по Радову А.С. (1985). Чистые культуры микроорганизмов выращивали на среде Чапека. Целлюлозоразрушающую активность определяли модифицированным методом Кристенсена (Ежов Г.И., 1981).
Исследование экстрактов биогумуса проводили методом гель-фильтрации на геле сефадекс G-75 с непрерывной автоматической регистрацией оптической плотности элюата в проточной кварцевой кювете, колонка TSK G4000SW (8x300 мм). Объем аликвоты раствора 100 мкл, скорость элюирования 0,4 мл/мин. В качестве элюента использовали 50 мМ фосфатный буфер с рН 7,6. Детектирование пиков хроматограмм осуществляли при 254 нм.
Определение жирнокислотного состава компостов и вермикомпостов проводилось методом газожидкостной хроматографии на хроматографе "Agilent 6890N", оснащенном масс-спектрометрическим детектором "Agilent 5973N" и капиллярной колонкой HP - 5MS 0,25mm30m0,25mm. Идентификацию жирных кислот проводили с помощью компьютерного поиска (РВМ) и библиотеки масс-спектров Wiley.
Спектроскопические измерения проводили на спектрофотометре Specord UV/VIS (Carl Zeiss, Jena, Германия). Specord сканирующий UV/VIS спектрофотометр, работающий как автономное устройство со встроенным микропроцессором и в системе с внешним компьютером. Диапазон длин волн 190 - 1100 нм, соответствует требованиям стандарта DAB.
Для спектрофотометрического анализа использовали фотометр фотоэлектрический КФК-3-01.
Спектры ЯМР регистрировались на твердофазном ЯМР-спектрометре Bruker DSX 200 при резонансной частоте 50,3 МГц, с использованием cross-поляризации, magic angle spinning техники c spinning speed 6,8 кГц. Контактное время 1 мсек, pulse delay 400 мсек.
Микроколориметрические исследования гумусовых кислот проводили на адиабатном сканирующем микроколориметре ДАСМ-4А (институт биологического приборостроения РАН, г. Пущино Московской области, Россия) с объемом рабочей ячейки 0,4672 см 3 . В каждом эксперименте шкалу теплоемкости калибровали по эффекту Джоуля-Ленца. Диапазон сканирования температур от 20 до 120єС, скорость нагрева - 2єС/мин. Концентрация ГВ в растворах составляла 8 мг/мл в 0,1 М фосфатном буфере, содержащем 0,4 М хлорид натрия с рН 7,7, гуминовых кислот - 6 мг/мл.
Извлечение биологически активных веществ из биогумуса и компоста (контроль) проводили методом экстракции. Выход активного вещества составлял 3,25 мг на 1 кг биогумуса. Приготовленный препарат гуминового комплекса считали как раствор 1:1. Далее готовили испытуемые растворы разведением дистиллированной водой до концентраций 1,5·10 -2 , 1,5·10 -3 , 1,5·10 -4 %.
Для определения каталазы в растениях была использована методика А.И. Ермакова с модификациями (1987).
При определении пероксидазной активности растений использовали колориметрический метод Бояркина А.Н. с модификациями (1981). Метод основан на определении скорости реакции окисления бензидина до образования синего продукта окисления определенной концентрации, заранее устанавливаемой на фотоэлектроколориметре. Измерение проводили с использованием красного светофильтра при длине волны л =590 нм.
Для определения активности супероксиддисмутазы (СОД) применялась модифицированная методика с использованием фотореактора (GiannopolitiesC.N., Ries S.K., 1977; Гринблат А.И., 2007).
Для лабораторных исследований биологической активности гуминового комплекса использовали сорта гороха, обладающие ценными хозяйственными признаками, но разной степенью восприимчивости к болезням и вредителям: горох "Норд" на зерно (ГНУ ВНИИЗБК, 1992), горох "Орпела" (ГНУ ВНИИЗБК, 1994).
Для полевых исследований влияния растворов гуминового комплекса на поражаемость болезнями и вредителями, продуктивность и урожайность использовался следующие сорта сельскохозяйственных растений: горох "Вега" - овощной сорт (ГНУ ВНИИ селекции овощных культур, 1982), горох "Батрак" (ГНУ ВНИИЗБК, 2000), картофель "Жуковский ранний" (селекция ВНИИ КХ), пшеницу сорт "Крестьянка".
Обработку семян (клубней) проводили путем замачивания в течение 2 часов в растворах гуминового комплекса с концентрациями 1,5·10 -2 , 1,5·10 -3 , 1,5·10 -4 %, вытяжке из компоста с концентрацией 1,5·10 -2 % и растворе "Гумистар", приготовленного промышленным способом (производство ОАО МНПК "ПИКЪ"), с концентрацией 1,5·10 -2 %. В качестве контроля использовали замачивание семян в растворе дистиллированной воды.
Для лабораторных опытов семена перед использованием обеззараживали 1 % - ным раствором дезолона. Исследовали 7 вариантов. В 3-х вариантах использовали предпосевную обработку семян (клубней) испытуемыми растворами, и в 3-х сочетали обработку семян с 2-х разовым опрыскиванием растений. Площадь делянки составляла 10 м 2 (для гороха и пшеницы), 2 м 2 (для картофеля) повторность 4 - кратная. Учёт распространения и развития болезней проводили по методикам Н.Н. Кирика и В.В. Котовой (1979), В.И. Попова, М.Ю. Степановой (1981). Поражённость корневой системы гнилями определяли по 4-х бальной шкале, поражение пятнистостями по 5-ти бальной в фазу бутонизации и цветения (период массового заселения растений вредителями) и в фазу плодообразования (во время массовой откладки яиц) (Котова В.В., 1986).
Опытный материал выращивали в условиях полевого опыта на делянках площадью 10 м 2 в 4-х кратной повторности при норме высева 1,2 млн. шт./га размещение делянок риндомизированное. Посадку картофеля производили по схеме: 0,3х0,7 м, густота стояния растений составляла 47619 шт. растений/га.
Обработку семян исследуемыми растворами проводили за 1-2 дня до посева гороха суспензионным способом, вручную. Обработку посевов проводили дважды в период бутонизации и цветения. Анализ семян, обработанных препаратами на всхожесть, заражённость проводили на 4-й, 7-й день после обработки согласно методикам (Методические указания по государственному испытанию фунгицидов, антибиотиков и протравителей семян сельскохозяйственных культур, 1985). По сноповому материалу определяли структуру урожая (количество бобов и семян на одном растении и масса 1000 семян) (Методика Госсортсети, 1981).
Обработку экспериментальных данных проводили методом Б.А. Доспехова с помощью компьютерной программы Ехеl (1985).
3. Исследование состава водных и спиртовых экстрактов вермикомпостов
Для сравнительного исследования физико-химических свойств и ферментативной активности экстрактов вермикомпостов был получен биогумус различного периода созревания.
Анализ биогумуса показал, что его химические свойства зависят от времени культивирования (табл. 1).
Вермикомпостирование приводит к повышению рН-среды, рН приближается к нейтральной; общий азот увеличивается.
Содержание обменного калия К 2 О незначительно снижается, а содержание Р 2 О 5 увеличивается по мере биокомпостирования и находится в пределах величин мирового стандарта. Содержание золы, напротив, значительно возрастает (на 10 - 15%), что обогащает почву необходимыми макро- и микроэлементами. Ключевым показателем при оценке скорости биоконверсии органических отходов и степени зрелости вермикомпостов, по данным международного стандарта, является соотношение С/N. По нашим данным, этот показатель снижается при биокомпостировании, что указывает на его зрелость.
Таблица 1 Агрохимический состав биогумуса различного периода созревания
Анализ микробиологических свойств вермикомпоста показал, что это - продукт с достаточно стабильным микробным сообществом. При естественной влажности (около 74%) он характеризуется определенной пропорцией микробной биомассы: 63-71% - грибной мицелий; 21-28% - споры грибов и дрожжеподобные организмы; 5,6-6,7% - бактерии; 2,3-3,2% - мицелий актиномицетов. В отличие от исходного субстрата в вермикомпосте снижается доля грибного мицелия, но возрастает доля функционально-активного мицелия актиномицетов; в группе бактерий доминируют представители актиномицетной линии; среди грибов преобладают активные целлюлозоразрушающие виды, которые не токсичны и не патогенны для растений, а напротив, обладают антагонистическим эффектом по отношению к фитопатогенным микроорганизмам.
Исследование почвенной микрофлоры образцов биогумуса показало (табл. 2), что аммонифицирующая активность значительно повышается по сравнению с компостом в 2,6 и 1,8 раз соответственно, а нитрифицирующая активность снижается (от 19,2 мг в компосте до 17,8 и 17,6 - в биогумусе).
Таблица 2 Аммонифицирующая и нитрифицирующая активность биогумуса
Аммонифицирующая активность N-NH 4 + мг/100г образца (при компостировании с люпиновой мукой)
Нитрифицирующая активность N-NО 3 - мг/100г образца (при компостировании с сульфатом аммония)
Установлено, что все образцы обладают высокой целлюлозоразрушающей активностью, что положительно сказывается на закреплении азота в органической биомассе целлюлозорарушающих микроорганизмов.
Исследование по выделению и идентификации грибковых сообществ в компосте и вермикомпосте показали, что в компосте доминируют грибы родов Mucor, Fusarium, Penicilium и Trichoderma. Общее количество почвенных грибов составляло до 60 тыс/г образца, количество колоний рода Fusarium составляло 9 - 11 тыс/г образца, что составляет 15 - 18% от общего количества (рис. 1 (а)).
Рисунок 1. Состав грибной микрофлоры в компосте (а), биогумусе зимнем (б), биогумусе летнем (в)
По мере компостирования биогумуса доминирующее положение занимают грибы pода Trichoderma, вытесняя другие виды, в том числе и представителей патогенного рода Fusarium (рис. 1 (б, в)). В последнем образце насчитывалось 3 - 5 тыс/г образца представителей сапрофитной микрофлоры - грибов рода Penicilium, остальное приходилось на колонии pода Trichoderma. Биогумус по мере созревания обогащается грибами - антагонистами (Trichoderma) и тем самым приобретает свойства оздоравливающего действия.
Знание микробиологических свойств и их связи с полезными и вредными свойствами вермикомпоста необходимы для контроля производства и получения высококачественных продуктов. Методы, основанные на определении видового состава сообщества компоста, эффективны для выявления фитопатогенной микрофлоры и санитарных микроорганизмов. Характеристики такого типа необходимы для определения гигиенических качеств вермикомпостов. Кроме того, изменение функциональной структуры микробиологических сообществ может быть приемлемым для определения степени зрелости вермикомпостов.
Экстракцию водорастворимых веществ компостов и вермикомпостов проводили 0,1 М фосфатным буфером при рН = 7,6. Показано (рис. 2) , что из субстрата, не обработанного червями максимально экстрагируется 4 мг/мл вещества, в то время как из образца, полученного с января по апрель (зимний), экстрагируется 1,6 мг/мл, а из образца, полученного в период с апреля по октябрь (летний) - 1,2 мг/мл.
Рисунок 2. Динамика экстрагируемости водорастворимых веществ (экстракция 0,1 M фосфатным буфером; pH 7,6) - а) из компоста; б) из вермикомпоста: 1 - зимний образец вермикомпоста, 2 - летний образец вермикомпоста.
Из выше приведенных данных следует, что не менее половины (4/1,6 = 2,5; 4/1,2 = 3,5) водорастворимых веществ после обработки образцов червями, по-видимому, гумифицируется. Следует также отметить, что оставшиеся после обработки компоста червями органические вещества быстрее вымываются водой (3 ч), в сравнении с контролем (16 ч). Экстракты компоста и вермикомпостов были исследованы методом гель-хроматографии. При существующей неопределенности структуры ГВ возможность создания универсальных ММ стандартов на сегодняшний день практически исключена. В этой ситуации представляется целесообразным оценить эффективность гель-хроматограммы приняв во внимание распределение в хроматографическом профиле отдельных фракций, различающихся по физико-химическим свойствам. Площади, занимаемые максимумами, пропорциональны количественному содержанию фракций. На рисунках 3(а) и 3(б) приведены гель - хроматограммы для экстрактов зимнего и летнего образцов вермикомпостов. Хроматограммы содержат по одному пику с одинаковым временем удерживания на колонке, что свидетельствует о близких молекулярных массах веществ, содержащихся в образцах. Асимметрия пиков указывает на присутствие двух или нескольких веществ с близкой молекулярной массой.
Рисунок 3. Гель - хроматограмма водного экстракта биогумуса: а) образец - зимний, б) образец - летний; детектирование-254 нм.
На рисунке 4 приведена гель - хроматограмма для образца компоста, не обработанного червями - контроль.
Рисунок 4. Гель - хроматограмма водного экстракта компоста контрольного образца, детектирование - 254 нм.
Приведенная хроматограмма содержит, помимо основного пика, дополнительный пик-1, соответствующий большей молекулярной массе вещества. Этот факт говорит о том, что возможна ассоциация молекул гумусовых кислот и образование в растворе статических клубков. При различных значениях рН конформация молекул может изменяться вследствие электростатического отталкивания ионизированных карбоксильных групп, приводя к увеличению линейных размеров молекул.
Увеличение доли высокомолекулярной фракции в экстрактах вермикомпостов объясняется, вероятно, тем, что при участии червей меняется природа гумусового вещества, происходит обогащение новообразованными гуминовыми кислотами, возникающими за счет преобразования растительных остатков. Кроме того, усиливается микробиологическая активность, что в свою очередь приводит к усилению процессов гумификации и образованию более зрелых биотермодинамически устойчивых ГК, имеющих большую молекулярную массу и обеспечивающих повышение плодородия почв.
Методом гель-фильтрации определены молекулярные массы белков биогумуса. Молекулярная масса белка из биогумуса вычислена по нижеследующему уравнению:
Y = - 0,3829х + 2,083 исходя из К = 0,65 для белка из биогумуса. Она равна 27 кДа.
Для определения жирных кислот в препаратах экстрактов биогумуса и компоста использовали метод газожидкостно
Биологическая активность гуминового комплекса различного происхождения и его влияние на рост и развитие растений автореферат. Биология и естествознание.
Курсовая работа по теме Доказывание в уголовном судопроизводстве
Курсовая работа: Влияние токсических химических веществ на здоровье человека
Дипломная работа по теме Энергоснабжение пищеблока больницы г. Почепа
Курсовая работа по теме Материальные носители информации и их развитие
Контрольная работа по теме Основные элементы PlanDesigner
Реферат: Финансирование предпринимательства
Сколько Томов В Полном Собрании Сочинений Пушкина
Красивый Луг Сочинение
Понятие О Физической Подготовке Реферат
Реферат: Фінансово-правові основи страхування
Скачать Банк Рефератов
Курсовая Работа На Тему Танкова Битва За Станцію Чоповичі
Дипломная работа по теме Разработка учебного пособия 'Типы тканей. Волокнистый состав тканей' и методика его применения
Сущность И Содержание Аудита Реферат
Статус судей
Доклад по теме Сообщение на тему: Суксцессия
Почему Заниматься Спортом Сочинение
Деловой Этикет И Профессиональная Культура Эссе
Реферат по теме Международный рынок труда
Сочинение Природа Наш Дом 8 Класс
Пожарная безопасность. Государственное управление охраны труда - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда контрольная работа
Энергетическая безопасность - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда контрольная работа
Работа с легковоспламеняющимися веществами - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда реферат